电子设计竞赛培训系统构建的探索

邓开连, 刘 浩, 张永芳, 燕 帅, 刘晓洁

(东华大学 信息科学与技术学院 数字化纺织服装技术教育部工程研究中心，上海 201620)



电子设计竞赛培训系统构建的探索

邓开连, 刘 浩, 张永芳, 燕 帅, 刘晓洁

(东华大学 信息科学与技术学院 数字化纺织服装技术教育部工程研究中心，上海 201620)

为了加强大学生实践能力、创新能力、团队协作能力和拼搏精神的培养，全国大学生电子设计竞赛是自动化、通信、电子、计算机、机械等专业实践教学的有效检测平台，电子设计竞赛培训系统的构建是实践教学体系实施的有力保障之一，通过电子设计竞赛能够加强大学生的综合素质培养，特别是创新精神的培养。现结合全国大学生电子设计竞赛和东华大学电子设计竞赛的实际开展情况，以电工电子实验中心为依托，构建了“电子设计竞赛指导团队”“电子设计竞赛创新协会”“电子设计竞赛创新基地”和“电子设计竞赛阶梯培训”等四位一体的电子设计竞赛培训系统。具体实践表明，电子设计竞赛培训系统具有一定的科学性、创新性，并逐步呈现出示范性、开放性等优点。

电子设计竞赛； 培训系统； 创新实验室

0 引 言

全国大学生电子设计竞赛是由教育部和工业与信息化部共同组织的面向大学生的群众性学科竞赛，是教育部倡导的四大学科竞赛之一[1]。通过竞赛，培养学生的创新能力、团队协作精神、拼搏精神[2-3]，促使本科教学达到“以学生为主体，以教师为主导”的因材施教目的，有利于学生基本技能和创新能力的提高[4]，有助于培养高素质拔尖创新型人才[5]。从1994首届开始，至今已成功举办了10届，2015年竞赛报名参赛的总规模较2013年的略有增加，共有来自全国31个省、自治区和直辖市的1 097所高校、13 063支代表队，共计39 189名同学报名参赛。2015年报名情况与2013年参赛情况比较，参加竞赛的学校数量增加了53所，参赛队增加了1 225队，增长率达到了10%，这正因为各赛区积极有序的组织，保持了参赛规模的增长趋势，从另一方面说明了全国竞赛在高校和学生中的影响力和受欢迎程度。各个高校为了取得良好的成绩，对参赛学生进行培训是必不可少的工作。我校作为一所211高校，主导大学生电子设计竞赛的是信息科学与技术学院，而该学院目前领导班子换届，新老教师交替，电子设计竞赛的传统领导班子转岗、相关负责人退休、竞赛指导教师团队解散。现根据2013年全国大学生电子设计竞赛、2014年上海市大学电子设计竞赛(TI杯)、2014年全国大学生电子设计竞赛模拟电子系统设计专题邀请赛(TI杯)、2015年全国大学生电子设计竞赛等赛事的实际工作经历，对我校大学生电子设计竞赛培训系统的构建进行探索：电子设计竞赛的组织培训工作具有时间跨度大、实践项目多和实施难度大等特点。要做好电子设计竞赛的组织培训工作，需构建一个完备的培训系统，该系统包含电子设计竞赛指导团队、电子设计竞赛创新协会、电子设计竞赛创新基地的组织与建立和电子设计竞赛的阶梯培训。

1 电子设计竞赛指导团队的组织与建立

电子设计竞赛的赛前培训组织工作具有时间跨度长、工作强度大的特点，培训工作的强度远大于日常教学工作强度。根据上述特点，必须为电子设计竞赛的培训工作配备业务能力强的专职教师以及相关人力资源。只有专职的教师团队才能有充足精力投身到培训工作中，因而必须保持专职教师团队的相对稳定，才能在电子设计竞赛的培训组织工作中总结经验教训，不断积淀出有特色的培训思路与体系，从而为取得良好培训效果和竞赛成绩提供重要保证[6]。鉴于我校信息科学与技术学院的本科教学任务繁重，新进教师数量有限，新进教师科研压力较大、新进教师经验缺失等特点，电子设计竞赛指导团队的组织和建立初步采取以下方式：邀请学院电子科学与技术系主任兼职作为团队的主要领导层，邀请一位技术和经验极其丰富的老教师兼职作为团队的技术培训负责人，邀请三位专职实验师兼职作为团队的技术实施、经费管理、后勤保障、对外交流等事宜，聘请往届高年级的参加过电子设计大赛并且拥有丰富经验的学生对电子设计竞赛新学员进行阶梯培训，遇到特别疑难问题请学校对应领域的专家或教授解惑。

2 电子设计竞赛创新协会的组织与建立

目前我校的学生普遍有以下特点：一年级新生，热情高涨，积极性较高，热爱参加团体活动；二年级学生，课程学业压力大，课余时间不是很充足；三年级学生，课程学业压力相对较小，课余时间娱乐活动较多，自主性较强，难以统一集中管理；四年级学生，准备研究生相关事宜或积极寻找实习单位或已经进入单位进行岗前培训学习等，同时还要面临毕业设计等课题。以往参加电子设计竞赛的学生是直接从二、三年级的学生中选拔的，获奖成绩较好的往往是三年级的学生。这种临时性的选拔需要学生和老师在短时间内付出更多的劳动力，而真正获得较好成绩的常常都是在大学一年级的时候就已经对电子设计感兴趣并在课余时间付出艰辛努力的学生。鉴于上述情形，建立电子设计竞赛创新协会势在必行，通过协会的建立，招募真正对电子设计感兴趣的一年级新生，对他们进行恰当的引导，在课余时间或者寒暑假对他们进行阶梯式的培训和考核，然后综合他们重要理论课程成绩、实践课程成绩、平时的培训成绩、综合测试成绩和面试情况等进行层层选拔，录用创新能力、实践能力和沟通协调能力较强的学员，最后录用的学员进行组队参加电子设计竞赛。

3 电子设计竞赛创新基地的组织与建立

创新型实验室是创新型人才培养的重要基地[7]，是培养创新型人才的一个重要条件[8]。创新的源头在于实践。各个高校需要努力创造条件，建设创新实验室，使学生能有更多的实践机会、更多的实践空间。近年来，浙江大学、南京理工大学、清华大学、华南理工大学等知名高校投入数百万资金建设“电子设计创新实验室”即是这种改革的一种尝试[9]。但创新实验室存在如下显著特点：时间不定性、内容不定性、人员不定性和仪器设备多样性[10]。为此，综合与创新实验室近几年在很多方面进行了认真探索，逐渐形成了比较有特色的模式[11]：规范创新实验室的经费管理[12]；引入门禁系统提高开放实验室管理效率[13]；与政府共建公共技术服务平台、加大资金投入、举办电子设计竞赛、改革实践教学体系；开放实验室、建立元器件库、配备专职教师和实验技术人员。另外，建立人性化、全开放的实验室管理模式，构建全开放实践教学内容、实验装置及教学模式，构建基于创新人才培养的实践培养计划，建立全开放的实践教学资源筹措渠道，创新实验室规范、全开放的管理机制等措施为学科竞赛提供了坚实的物质基础和制度保证。鉴于我校电子设计竞赛经费紧张，场地有限，教师资源紧缺等实际情况，初步建立了可以容纳20多个学生的创新基地，创新基地创建了学生管理规范、学生入驻创新基地协议书等一系列管理规范制度，创新基地由2名实验师兼职统筹管理，以学生自主管理、自主实践和自主提高为主，创新基地提供创新实践及电子设计竞赛需求的普通仪器若干和少量精密测试仪器，焊台、烙铁和热吹风机若干、简易PCB制板设备一套，钻孔设备一套，电子设计竞赛基本开发套件和元器件若干等。功能齐全的可以暂时性为电子设计竞赛提供创新培训的基础平台。

4 电子设计竞赛阶梯培训的组织与建立

大学生电子设计竞赛试题具有实用性强、综合度高、技术水平发挥余地大的特点，涉及到多门电子信息类专业课程，考核学生的创新思维和综合运用基础知识的能力。全国大学生电子设计竞赛的选题范围“以电子技术(包括模拟电路和数字电路)的应用设计为主，可以涉及单片机、可编程器件及微机(微机主要作开发用)。题目尽可能考虑到教学的基本要求，并兼顾新技术的发展，同时对教学内容和课程体系的改革起到引导作用。

电子设计竞赛指导团队初步将往届的试题类型进行了详细分析，结合学校资源的实际情况，考虑学生的整体水平，确定了学校目前及未来学生的主要训练题型是：仪器仪表类题型和控制类题型。指导团队初步将学生的训练题型进行了细化，给出了电子设计竞赛的阶梯培训步骤：

(1) 基本技能培训。电子设计竞赛创新协会招募的大一新学员，他们很多基础专业课和专业课的知识都未学习，对电子设计竞赛完全是未知的，故做如下系列训练：电子设计元器件的展示与引导性学习；四大基础仪器的强化培训；基础电子设计参考书籍及相关电子设计参考书系列推荐；基础焊接技能训练；举行校内焊接大赛；PCB制板设计及实践；简易电子制作的焊接、调试和故障诊断；自主设计制作简单的具有一定功能的PCB板并完成焊接、调试、设计报告。

(2) 专业课程知识培训。该培训阶段要求学生实践专业理论课程未能学习的知识。比如给学员分发一套TI公司捐赠的MSP430系列单片机，提供完备电子参考资料，定期考察学生单片机学习完成情况并做记录；举行模拟电子工程设计的专题研讨会，提供模拟电子工程设计与学习的电子版资料，要求学生对模拟电子工程设计模块或者案例进行学习、仿真，仿真完毕后再从实验室借用各种面包板或洞洞板进行实际搭接和调试，最后定期考察学生模拟电子工程设计能力并做记录；举行FPGA的专题研讨会，提供软件和设计资料供学生自主学习，定期考察学生实践能力并做记录。

(3) 电子设计模块培训。该培训阶段是将仪器仪表类和控制类题型进行细化分析提炼出核心的模块。比如仪器仪表类的核心模块：峰值检测、移相电路、直流电源、自动增益、电压比较器、三级放大……这些模块要求学生先仿真，然后再进行PCB设计、制作、调试，最后指导团队对各个组队的每个模块进行测试记录。该培训阶段还会邀请相关领域的专家、经验丰富的老教师、具有竞赛经验的学生进行多场次的专题讲座，及时修正学生的学习误区、引导学生快捷有效地进入电子设计竞赛的最佳状态。

(4) 电子设计系统培训。该培训阶段主要是将大学生电子设计竞赛经典试题进行重新编写，提供给学生，然后规定一个时间段，学生全开放式地完成2到3题目，每次组队的完成情况都要进行详细记录。

(5) 电子设计冲刺培训。指导团队模拟全国大学生电子设计竞赛的形式进行元器件、赛题的公布、半开放式的赛事举行，规定时间是7个白天。赛事结束后，指导团队进行作品的集中储存，答辩、测试记录。

5 结 语

截止目前为止，学校在大学生电子设计竞赛中取得了一定的成绩：国家级一等奖1项，国家级二等奖7项，上海市一等奖30项，上海市二等奖若干。目前学校主导电子设计竞赛的院系出现了领导班子换届，新老教师交替，电子设计竞赛的传统领导班子转岗等新情况。为了在较短时间内过渡并承接好学校电子设计竞赛的主要任务，学校成立了电子设计竞赛指导团队、电子设计竞赛创新协会、电子设计竞赛创新基地,构建并完善电子设计竞赛培训系统。同时,建立资源共享平台，兄弟院校间进行交流，举行部分校与校之间的电子设计大赛，加大学校电子设计竞赛专项经费的支持力度，建立指导团队的激励机制，实行电子设计竞赛获得一定级别奖项的学生可以免修一定的学分，引进企业工程师对在校学生进行集中培训与指导，让教师指导团队定期到企业参观、学习、实践，搭建校企合作平台……为了更好地构建电子设计竞赛培训系统，学校还有许多困难需要克服。目前，初步构建的电子设计竞赛培训系统逐渐获得学生的支持和认可，该系统本质上是从工程实践教育的角度训练学生的实践能力、创新能力、沟通协作能力等，从根本上使学生的电子设计水平得到较大地提高，进一步拓展了本科教学的实践环节。

[1] 谭顺学,韦彬贵.改进电子创新开放实验室制度的探讨[J].柳州职业技术学院学报,2013,13(2):26-28.

[2] 刁 鸣,王松武,李海波.大学生电子设计竞赛的实施与思考[J].实验技术与管理,2010,27(9):127-128.

[3] 杨 奕,徐 鹏,彭小峰.电子设计竞赛与实践教学改革[J].实验室研究与探索,2013,32(4):172-173.

[4] 孟祥霓,白霄丽,张 强.电子设计综合实训教学体系的改革与实践[J].实验技术与管理,2011,28(2):129-130.

[5] 马光喜,李良荣,李 震.电子设计教学与课程体系研究[J].实验室研究与探索,2014,33(7):165-166.

[6] 黄根春.浅谈电子设计竞赛的训练组织工作[J].长江大学学报,2011,8(7):140-141.

[7] 周晓兰,陈寅山,张彦定.本科生创新实验室的建设与管理[J].福建师范大学学报(自然科学版),2011,27(3):56-57.

[8] 郭成操,李刚俊,杜 涛.创新实验室建设模式 培养创新型专门人才[J].实验室研究与探索,2010,29(6):195-196.

[9] 谭福奎,贺前华,李良荣.电子设计创新实验室的建设与管理方法探究[J].实验技术与管理,2011,28(3):182-183.

[10] 卢艳军.大学生创新实验室运行管理模式的研究[J].实验技术与管理,2014,31(12):18-19.

[11] 曾荣华,罗一帆,周合兵,等.探索综合与创新实验室的建设、开放与管理[J].实验技术与管理,2010,27(9):25-26.

[12] 柴 钰.大学生自主管理的开放创新实验室模式[J].实验室研究与探索,2012,31(1):83-84.

[13] 陈容容,石雪芹,赵玉红,等.科技创新实验室开放管理的探索[J].实验室研究与探索,2011,30(3):324-325.

Exploration on the Construction of Electronic Design Contest Training System

DENGKai-lian,LIUHao,ZHANGYong-fang,YANShuai,LIUXiao-jie

(Engineering Research Center of Digitized Textile & Apparel Technology, College of Information Science and Technology, Donghua University, Shanghai 201620, China)

In order to strengthen college students’ practical ability, innovation ability, team cooperation ability and the spirit of hard work, National Undergraduate Electronic Design Contest is an effective detection platform for practice teaching of automation, communication, electronics, computer and machinery. The electronic design contest can enhance the comprehensive quality of college students, especially the cultivation of innovative spirit. The establishment of electronic design contest training system is one of the powerful guarantee for the implementation of the practical teaching system. Combined with the National Undergraduate Electronic Design Contest and the actual development of electronic design contest of Donghua University, based on the electrical and electronic experiment center, an electronic design contest training system is constructed, it consists of four parts of “electronic design contest guidance team”, “electronic design contest innovation associations”, “electronic design contest innovation base” and “electronic design contest step training”. Specific practice shows that the electronic design contest training system has a certain scientific and innovative, and gradually shows the advantages of demonstration and openness.

electronic design contest; training system; innovation laboratory

2015-09-07

2014年东华大学教改项目(104-03-0007054)；2013年东华大学卓越教改项目(2013)；2015年东华大学教改项目(104-01-0007045)

邓开连(1984-)，男，安徽六安人，硕士，实验师，研究方向：嵌入式系统设计与应用、现代电子技术与系统、实验室管理与实验教学研究。Tel.：13818519931;E-mail：dengkailian@dhu.edu.cn

G 642

A

1006-7167(2016)08-0221-03